Neredeyse tüm yaşam oksijen solur?

[™ Admin]

Neden neredeyse tüm yaşam oksijen solur?

Oksijeni yaşam, besin, kelimenin tam anlamıyla temiz hava soluğu olarak düşünürüz. Ancak aslında çok reaktif bir elementtir. Bir odun yakmış olan herkes buna ilk elden tanık olmuştur. Peki neden bu kadar çok yaşam formu oksijen solur?

Güney Danimarka Üniversitesi'nde jeobiyolog olan Donald Canfield, muhtemelen binlerce tür metabolizma veya yaşamı sürdüren kimyasal süreç olduğunu ancak "neredeyse tüm ökaryotların" (hücreleri çekirdek içeren yaşam formları) ve çok çeşitli prokaryotların (çekirdeksiz yaşam formları) oksijen kullandığını söyledi.

Canfield, esas olarak heterotroflardan bahsediyor; yani besinlerini ve enerjilerini diğer organik maddeleri tüketerek alan organizmalar, insanlar dahil. Tüm organizmalar bunu özel olarak yapmaz. Örneğin, Münih Üniversitesi'nde doktora sonrası araştırmacı olan Dan Mills, "bitkiler karbonlarını havadaki CO2'den alırlar" dedi.

Heterotroflar, besinlerdeki organik maddeleri elektronlarını sıyırarak parçalarlar. Bunlar mitokondri zarındaki bir enzimden diğerine geçirilir ve bu bariyer boyunca protonları pompalayan küçük bir akım üretilir. Ve yüksek elektronegatifliği göz önüne alındığında, oksijen genellikle bu elektron taşıma zincirinde son istasyon olarak görev yapar, elektronları kabul eder ve su oluşturmak için iki proton alır.

İşlem esasen, daha sonra zardaki bir protein kanalından küçük bir hidroelektrik baraj gibi akan bir proton rezervuarı oluşturur. Ve bir türbin gibi, protein dönerken adenozin trifosfat (ATP) formunda enerji sentezler, diye açıkladı University College London'da evrimsel biyokimya profesörü olan Nick Lane halka açık bir sunumda. Hücre daha sonra bu paketlenmiş enerjiyi kullanabilir veya bunu bir şeyler yapmak için vücuda gönderebilir.

Yaşam, sülfat, nitrat ve demir gibi birçok başka elektron alıcısını kullanabilir, ancak oksijen mevcut en yüksek enerjili alıcıdır.

Washington Üniversitesi profesörü David Catling ve ortak yazarları Astrobiology dergisinde yayınlanan bir makalede, "Oksijenin indirgenmesi, flor ve klorun indirgenmesi hariç, elektron transferi başına en büyük serbest enerji salınımını sağlar" açıklamasını yaptı.

Klor ve oksijen benzer miktarlarda enerji üretebilir. Flor kesinlikle oksijenden daha fazla enerji sağlayabilir, ancak çalışmada "flor [...] organik maddeyle temas ettiğinde patlama yarattığı için biyolojik bir oksidan olarak işe yaramaz" diye yazdılar. Bu solumak isteyeceğiniz bir gaz değil.

Klor ve flor da zehirlidir, bu da oksijenin bir diğer faydasını vurgular. Aerobik solunum herhangi bir toksik bileşik üretmez, sadece su ve karbondioksit üretir. Ancak oksijenin tepkimesi, DNA ve proteinler gibi hücresel bileşenlere zarar verebileceği dokularda biriktiğinde sorun olabilir. Bu nedenle antioksidanlar, ölçülü olarak kullanıldığında sağlığımız için iyidir.

Oksijen ayrıca florin, klorin veya diğer solunum biçimlerinde kullanılan sayısız elektron alıcısından çok daha bol miktarda bulunur. Diğer atomlarla bileşik oluşturma eğilimine rağmen, fotosentez yoluyla sürekli olarak bol miktarda oksijen üretilir. Bu, atmosferde birikmesini ve suda çözünmesini sağlar ve burada yaşam için kolayca kullanılabilir. Ve bir gaz olarak, zarlardan taşınması kolaydır, Canfield ve Mills açıkladı.

Bolluktan bahsetmişken, Dünya atmosferinin %78'ini oluşturan azot neden kullanılmasın?

Canfield, "Azotun temel sorunu üçlü bağlanmış olmasıdır," dedi. "Ve parçalanması çok, çok zordur."

Canfield, azotun birçok biyolojik bileşiğin önemli bir bileşeni olduğunu ve azotun güçlü bağlarını kırarak onu biyolojik olarak kullanılabilir hale getirmek için gereken enerji yoğun süreçlerde uzmanlaşmış organizma gruplarının olduğunu söyledi.

Oksijenin benzersiz faydası kuantum fiziğine dayanır. Oksijen normal temel durumunda yalnızca aynı spin durumundaki elektronları kabul edebilir, kimyanın olağan para birimi olan bir elektron çifti olarak kabul edemez.

Lane, Live Science'a bir e-postada "Bu yüzden oksijenin gerçek numarası, reaksiyona girmeden yüksek seviyelere kadar birikebilmesi, ancak elektronları tek tek beslendiğinde çok fazla enerji (protonları pompalamak için) salmasıdır" dedi.

Yani oksijenin reaktiflik ve ulaşılabilirlik açısından tatlı bir noktada oturduğu anlaşılıyor. Klor ve flor gibi halojenlerden daha hafiftir ve azot gibi çok güçlü bir şekilde bağlanmaz. Ancak sülfat ve nitrat gibi diğer elektron alıcılarından çok daha reaktiftir.

Oksijen elde edilmesi kolaydır ve daha fazla işlem gerektiren toksik bileşikler üretmez. Dahası, bitkiler fotosentez yoluyla bu reaktif gazdan bol miktarda üretir ve bu da onu kendi bedenlerimize yakıt sağlamak için kullanmamızı sağlar.

Kaynak: LS